高三生物实验专题复习36中学一、实验设计原则 (一)对照性原则 1.空白对照：不给对照组任何处理因素 2.相互对照: 不单设对照组，而是几个实验 组相互对照 3.自身对照: 对照组和实验组都在同一研究 对象上进行 4.条件对照: 给对照组部分实验因素，保证 除了要研究的变量不同外其他条件完全相 同(1)空白对照 (1)空白对照：即不给对照组做任何处理； 例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中， 实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只 加了等量的蒸馏水，起空白对照。课本中 涉及到的用甲状腺制剂饲喂蝌蚪与正常情 况下蝌蚪不作任何处理对照就属于空白对 照；在还原糖鉴定实验中留一部分样液不 加入斐林试剂，以作对照。(2)条件对照 (2)条件对照：即虽给对照组施以部分实验因素， 但不是所研究的实验处理因素；这种对照方法是 指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的 处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验 证实验结论的正确性。例如，在“动物激素饲喂小 动物”的实验中，采用等组实验法，甲组为实验组 (饲喂甲状激素)，乙组为条件对照(饲喂甲状抑制 剂)；不饲喂药剂的是空白对照组; 用缺素营养液 培养的出现缺素症状的植株加入某元素后恢复正 常为自身对照。.(3)自身对照 (3)自身对照：指对照组和实验组都在同一研究对 象上进行，不再另外设置对照组；例如 “质壁分离与复原”实验，自身对照简便，但关键 要看清楚实验处理前后的现象及变化差异。将过 氧化氢酶加入过氧化氢溶液中证明酶是生物催化 剂可催化过氧化氢水解，即自身对照，处理前的 对象状况为对照组，处理后的对象变化为实验组 。课本中涉及到将过氧化氢酶加入H202液中说明 酶是生物催化剂，则属于自身对照；(4)相互对照 (4)相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验 相互为对照。即实验与对照在同一对象 上进行.这种方法常用于等组实验中。在探究温度( 或pH)对酶催化活性影响实验中温度(或pH)(0度、 50度,100度) 为条件对照。清水(软水) 、河水(硬 水) 对加酶洗衣粉影响中，清水(软水) 、河水(硬 水) 为相互对照。在实验中要找出一个最佳效果点 ，就要采取相互对照进行实验。注释 实验组”与“对照组”确认:一个实验通常分为实验组 和对照组（控制组）。实验组是 施加实验变量处理的被试组；对照组是不施加实 验变量处理的对象组，两者对无关变量的影响是 相等的，两组之间的差别，被认为是来自实验变 量的结果，如 2005年春季高考题中为研究光对幼 苗生长的影响时实验变量应为撤掉光照，因而暗 处生长的小麦幼苗应为实验组，而自然状态（即 来接受实验变量处理）的小麦幼苗应为对照组， 通过对照组能增强实验的信度。(二)单一变量性原则 所谓单因子变量原则，强调的是实验组和 对照组相比只能有一个变量，只有这样当 实验组和对照组出现不同结果时，才能确 定造成这种不同结果的原因肯定是这个变 量造成的，从而证明实验组所给实验因素 的作用，因此在设计对照组实验时首先要 确定变量并加以正确设置，至于将谁作为 变量则很容易确定，即要验证谁则把谁作 为变量，也就是要把所要验证的中心条件 作为变量。注释 如要探索PH对淀粉酶活性的影响，则需把 PH作为变量；要验证光合作用需要光则应 将光作为变量；要验证光合作用需二氧化 碳则把二氧化碳作为变量等等。 实验过程中变量很多，如何保证实验变量 的单一性，排除其他无关的非实验变量呢 ？那就是等量性原则。实验变量与反应变量 实验变量与反应变量：实验变量是实验中由实验者操纵的 因素或条件，是作用于实验对 象的刺激变量（也称自变量），自变量须以实验目的和假 设为依据，应具有可变性和可操作性。反应变量（又称因 变量），是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量， 反应变量是研究是否成功的证据，应具可测性和客观性。 二者关系：实验变量是原因，反应变量是结果，即具因果 关系。例如：关于“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，“低温 (冰块)、适温(37)、高温 (沸水)就是实验变量，而这些 变量引起的实验变化结果就是反应变量。该实验旨在获得 和解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果 关系。无关变量与额外变量 无关变量与额外变量：无关变量（控制变量）是 指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的 因素或条件。即是指与研究目标无关，但却影响 研究结果的变量，实验者应严格控制无关变量， 否则实验结果的真实性无法得到认定、我们常在 实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量 大小相同的种子”“置于相同并适宜条件下培养”“加 入等量的清水”等均是为了控制无关变量对实验结 果的干扰。由无关变量引起的变化结果就叫额外 变量。注意无关变量(三)等量性原则 等量性原则强调的是除了实验变量之外的一切对 实验结果有影响的无关变量必须严格控制等量即 相同，以平衡和消除无关变量对结果的影响，需 要强调的是这些无关变量在进行严格控制时，不 但要等量，而且是在适宜条件下的等量，常态条 件下的等量。如在探索PH对酶活性影响的实验中 ，单一变量是PH，除PH之外的其他一切对酶活 性有影响的无关变量不但要严格控制等量，而且 要适宜的量，如对温度的控制不但要相同，而且 要适宜。还有就是酶的浓度要相同而且要适宜， 等等。 注释 生物材料要相同 即所用生物材料的数量、质 量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要 尽量相同或至少大致相同。 实验器具要相同 即试管、烧杯、水槽、广口 瓶等器具的大小、型号、洁净度等要完全一样。 实验试剂要相同 即试剂的成分、浓度、体积 要相同。尤其要注意体积上等量的问题 处理方法要相同 保温或冷却：光照或黑暗； 搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照 实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但还是要 作同样的处理。(四)可重复性原则 在实验设计中也必须注意实验的可重复性 。任何实验部必须要有足够的实验次数， 才能判断结果的可靠性，设计的实验不能 只能进行一次，在无法重复的情况下作为 正式结论，这样的结论易被推翻。例如： 孟德尔的遗传试验做了8年，重复了许多次 ，每次有几百或几千只（株）植物动物杂 交重复验证遗传定律。(五)科学性原则 实验是人为控制条件下研究事物(对象)的一种科 学方法；是依据假设，在人为条件下对实验变量 的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。科学 研究的过程本身就是科学，并不是说研究的结论 才是科学方法。因此，在实验设计中必须有充分 的科学依据。 科学性原则：包括实验原理的科学性、实验材料 选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处 理的科学性。(五)科学性原则 实验原理的科学性 实验原理是实验设计的依据,也是用来检验和修正 实验过程中失误的依据,因此它必须是经前人总结 或经科学检验得出的科学理论。如定理，公理， 原理，原则。三大遗传定理，生态学原理，碱基 配对原则。2000年全国高考考试题第25题，本题 要求学生设计实验验证钙离子在血液凝固中的作 用。题中给出了两个实验原理；血液中的钙离子 在血液凝固过程中起重要作用，若缺少它则血液 不能凝固；草酸钙溶液能与血液中的钙离子发生 反应，形成草酸钙沉淀，因此具有抗凝血作用。(五)科学性原则 实验材料选择的科学性 根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料， 是保证实验达到预期结果的关键因素之一。如“还 原性糖鉴定实验”中以苹果或雪梨细胞组织液为材 料，以及“植物细胞质壁分离与复原”实验中以紫 色洋葱为实验材料等实验都是一些经典的成功选 材的范例。 思考：还原糖的鉴定、蛋白质的鉴定、植物细胞 有丝分裂观察、叶绿体色素提取与分离、 植物细胞的质壁分离与复原、细胞质流动的观察 等实验中应选择哪些实验材料才能得到较好的实 验效果？为什么？(五)科学性原则 实验方法的科学性 只有科学而严谨的实验方法，才能得出正确而可靠的实验 结果。如鉴定蛋白质的实验中，根据蛋白质分子在碱性环 境中与硫酸铜反应形成紫色的反应特点，实验过程中必须 先加双缩脲试剂A液（质量浓度为0.1g/ml的氢氧化钠溶液 ），振荡后再加B液（质量浓度为0.01g/ml的硫酸铜溶液 ）。而不能反过来，或把A液与B液混合后加入，这样均 不能得到预期的实验结果。 思考：在光合作用强度的检测实验中用绿光灯照射可看成 是黑暗条件的依据是什么？在鉴定光合作用产物实验中， 为什么要对植物进行饥饿处理，这样做的科学性体现在哪 里？(五)科学性原则 实验结果处理的科学性 对于实验过程中得到的一些数据，现象或 其它信息，不能简单处理，应首先整理后 仔细分析，找出它们所能够透露给我们的 最大信息量。三. 实验设计 1，完整实验设计的基本内容 实验名称 实验原理 材料用具 实验的操作步骤 实验测量与记录 实验结果预测及分析 实验结论解释 实验名称: 是关于一个什么内容的实验。( 即: 研究或实验的内容) 实验目的: 要探究或者验证的某一事实或者 做了该实验后，要解决什么问题？能提高 或学到哪些知识、能力等（从动手能力， 观察能力、基本技能、实验设计、显微镜 的使用等方面分析）解释 实验原理: 进行实验依据的科学道理。(即 完成该实验所应用到的理论依据是什么？) 材料用具：包括实验材料、仪器或试剂等 实验的操作步骤: 涉及到实验设计思想、器 材、药品的使用、实验设计原则（科学性 、简便性、单一变量、可重复性、控制的 体现、控制与与平衡控制等）的体现。 实验测量与记录: 对实验过程及结果应有科 学的测量手段与准确客观的记录。解释 实验结果预测及分析: 能够预测可能出现的 实验结果并分析导致的原因。 实验结论: 对实验结果进行准确的描述并给 出一个科学的结论。(注：有些考题要求考 生预测可能的实验结果，并推断相关的结 论。)，2，实验设计题型的做题应对策略 A.理解实验原理对实验设计的重要作用 每一个生物实验材料的选择、实验装置的 确定、实验步骤和实验方法的安排都不是 随意的、盲目的，而是有其实验原理作为 依据的。实验现象和实验结果的预期也是 依据实验原理而作出的。可见，实验原理 是实验设计的依据。 2，实验设计题型的做题应对策略 B.应认真研究实验课题. 找出其中的实验变量和反应变量，理解题 目已知条件所隐含的意义。明确实验目的 、实验原理及实验要求的基本条件。充分 利用所给器材和试剂，构思实验变量的控 制方法和实验结果的捕获方法。2，实验设计题型的做题应对策略 C.反应变量的确定和控制 设计实验时，应该根据实验目的和实验原 理来确定对实验结果有影响的反应变量。 同时，对其他无关变量或非研究变量应进 行控制。举例 例如 验证甲状腺激素对动物生长发育的促 进作用。 从该题目你应该知道：1，验证实验2实验 材料的是动物3实验药品主要是甲状腺激素; 施加甲状腺激素就是施加实验变量，3实验 结论必须是促进作用.4施加甲状腺激素处理 动物提前发育或快速发育就是反应变量， 那么小蝌蚪便是最好的实验材料，观察小 蝌蚪的变态发育情况便是观察指标。3，实验设计题型的做题步骤 一个完整的实验设计题型的做题步骤应包 括以下几项，而在考试实验设计题型的时 候，往往要你设计其中几项。 (1)了解题目要求:认真读题 (2)写出实验名称: 指出是什么实验， (3)写出实验目的: 弄清该题要验证或探究 的是什么样的生物学事实。 (4)写出实验原理: 就是完成该实验的理论 依据是什么？ (5)写出实验操作过程:注释：写出实验目的 (3)写出实验目的: 弄清该题要验证或探究 的是什么样的生物学事实。即明确实验要 解决什么问题。一般在题干中有“验证” 、“证明”、“探究”，其后内容就是 实验的目的。有些实验需要对其去粗取精 ，提炼